Способ изготовления стеклянных прецизионных трубок Советский патент 1990 года по МПК C03B23/08 

Изобретение относится к промышленности строительства и стройматериалов, к стекольному производству, а точнее к производству стеклянных прецизионных трубок путем их калибрования на стержневых оправках.

Цель изобретения - обеспечение производства толстостенных калиброванных стеклянных трубок.

На фиг. 1 схематически изображен процесс калибрования стеклянной трубки, поперечный разрез.

Процесс осуществляют следующим образом .

Набор из нескольких коаксиально размещенных стеклянных трубок 1 устанавливают на калибр 2. Коаксиальную сборку стеклотрубок ведут таким

образом, что трубки с меньшей толщиной стенки размещают ближе к калибру. Это объясняется тем, что такая конфигурация коаксиальной сборки обеспечи- вает, во-первых, наиболее плотное б.вз складок прилегание первой самой тонкостенной трубки к калибру, во- вторых, самые толстостенные трубки в этом случае оказываются расположенными в максимальной близости к нагревательному элементу печи 3 и таким образом достигается равномерный прогрев. Общее количество трубок в сбор- кеможет изменяться от 2до 10-15 в зави- симости от толщины стенки трубки, которую необходимо получить.

Сущность предлагаемого способа заключается в одновременном осуществлении двух процессов: калибровании стеклозаготовки и сваривании между собой коаксиально размещенных трубок под воздействием нагрева и вакууми- рования.

При создании коаксиального набора трубок необходимо соблюдать то условие, что от расстояния между соседними трубками в наборе зависит качество контакта соседних поверхностей. Эксперименты показали, что величина зазора между трубками может быть рассчитана по формуле

D

где t - величина зазора;

п - количество трубок в сборке; D - толщина стенки получаемой

стеклотрубки;

k - коэффициент, зависящий от геометрических параметров коаксиальной сборки, k 1-4, причем при толщинах стенок соседних трубок, не превышающих 2-3 мм k - 1, а при уве- лйчении толщины стенки и значение k увеличивается. Например, при толщине стенки 5мм k 4.

Если это условие не выполняется, т.е. величина зазора между стеклотруб ками больше, появляется опасность образования складки из-за потери устойчивости стенок стеклотрубок, так как стекло находится в вязкотекучем состоянии, теряя способность препятствовать деформации под действием веса и внешнего давления, под которым находится участок стеклотрубки, где

Q 5

0

5 0

5

Q 5

о

5

происходит сварка и калибрование, а это в свою очередь препятствует получению толстостенных калиброванных стеклотрубок и следовательно достижению поставленной цели.

В полученной таким образом сборке коаксиально расположенных трубок, установленной на калибре 2, герметизируют торцовые отверстия. К одному из герметизированных торцов 4 через магистраль насоса 5 подают .инертный газ, например азот, излишки которого истекают через другой загерметизированный торец 6. Сборку затем помещают в печь 3 и нагревают до необходимого пластичного состояния путем перемещения ее через жаровое пространство печи.

Установлено, что проведение процесса нагрева в среде химически инертного газа способствует получению бо- лее точных внутренних диаметров калиброванных стеклянных трубок из-за- устранения прилипания стекла к калибру 2, поскольку наз снижает скорость процессов образования окалины на калибре 2.

Для обеспечения производства толстостенных калиброванных стеклянных трубок с повышенными прочностными показателями нагрев сборки ведут до температуры, превышающей температуру начала размягчения стекла на 100 - 150°С.

Данный температурный интервал определяет состояние стекла высоковяз- кое-вязкотекучее. Если температура нагрева стекла менее чем на 100°С превосходит температуру размягчения, то трубки не свариваются, образуются складки и морщины, так как стекло в этом случае находится в высоковязком состоянии (начало пластического состояния). При температуре более чем на превосходящей температуру размягчения стекло переходит в текучее состояние и происходит или разрушение стеклотрубки (стекание размягченного стекла по калибру), или, если она не разрушилась, образование разыотолщинности стенки по высоте калибра.

Важным моментом в процессе калибрования стеклянных трубок является соблюдение скорости перемещения заготовки через жаровое пространство печи. Оптимальной скоростью перемещекак показали эксперименты, яв-

4aL R

где L - длина зоны нагрева заготовки

(см. фиг. 1);

а - коэффициент температуропроводности заготовки; R - радиус заготовки. Если скорость перемещения заготовки через жаровое пространство боль 20«,2 0,006, м/с

0,06 мм/с где 0,0043

2,25 коэффициент температуропроводности химико-лабораторного стекла, см 2/ с;

длина зоны нагрева сборки, см; радиус сборки, см.

Изобретение относится к промышленности строительства и стройматериалов, к стекольному производству, а точнее к производству стеклянных прецизионных трубок путем их калибрования на стержневых оправках. Цель изобретения - обеспечение производства толстостенных калиброванных стеклянных трубок. Это достигается тем, что способ заключается в одновременном осуществлении двух процессов, а именно калибровании стеклозаготовки и сваривании между собой коаксиально размещенных трубок под воздействием нагрева и вакуумирования. Расстояние между соседними трубками в наборе определяет качество контакта соседних поверхностей, поэтому величина зазора рассчитывается. Нагрев сборки ведут до пластичного состояния в печи путем перемещения сборки через жаровое пространство печи. Скорость перемещения заготовки является важным моментом в процессе калибрования и зависит от длины зоны нагрева заготовки, ее радиуса и температуропроводности. Нагрев заготовки ведут в среде инертного газа, что способствует получению более точных внутренних диаметров калиброванных стеклянных трубок за счет устранения прилипания стекла к калибру, поскольку газ снижает скорость процессов образования окалины на калибре. С целью повышения прочностных показателей трубок нагрев сборки ведут до температуры, превышающей температуру начала размягчения стекла на 100 - 150°С. Затем пространство между заготовкой и калибром вакуумируют. Одновременно осуществляют осаждение стекломассы трубок друг на друга и на калибр. 1 ил. 1 табл.

то стеклотрубки

меньше величины то наблюда4aL

ше величины R

плохо свариваются, образуются воздушные полости в толще стекла и непрокалиброванные участки на внутренней поверхности, что приводит к разрушению полученной стеклотрубки по границам воздушных полостей, где возникают при охлаждении разрушающие напряжения.

Если скорость перемещения -заготовки через жаровое пространство печи 4aL F

ется перегрев калибра, прилипание к нему стекла и после выхода готовой стеклотрубки из печи ее разрушение.

Доведя нагрев сборки до необходимой температуры подачу азота прекращают, а через магистраль насоса 4 пространство между коаксиально размещенными трубками 1 сборки и между сборкой и калибром 2 вакуумируют, осуществляя осаждение стекломассы трубок друг на друга и на калибр 2.

На этом процесс сваривания коаксиальных трубок и калибрование стек- лозаготовки заканчивается.

Пример. Для получения стекло трубки с толщиной стенки 13,75 мм собирался коаксиальный набор из 10 стеклотрубок (см, таблицу) из стекла марки Л-80 температура размягчения 540°С).

Величина зазора между собираемыми стеклотрубками от 0,1 до 0,35мм, что удовлетворяет условию

-- -,,375,

k-n

1

k 1, так как толщина стенки стекло- трубки не превышала 3 мм.

Коаксиальный набор устанавливался на калибр диаметром 8,5 мм, герметизировались отверстия и помещался в печь, где он нагревался путем перемещения через жаровое пространство со скоростью 0,06 мм/с,

К одному из герметизированных отверстий подавался азот под давлением 100 мм вод.ст. на проход через другое герметизированное отверстие (расход газа 1,5 л/мин). После нагрева сборки до 400 - 450 С прекращалась подача газами продолжался нагрев до 680 С (540°С + 140°С), включался вакуум

(ю-;

мм

рт.ст.) и начинался процесс

сварки и калибрования. После сварки и калибрования сборки производился медленный сброс температуры. При температуре 400°С прекращалось вакуумирование. По достижении температуры 100 С отключалась печь нагрева.

Формула изобретения

Способ изготовления стеклянных прецизионных трубок путем установки трубчатой стеклозаготовки на калибр, герметизации ее торцовых отверстий, соединения одного из торцовых отверстий с магистралью насоса, до пластичного состояния при пере- мещениичерез жаровое пространство печи и осаждении на калибр с одновременным вакуумированием, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью обеспечения производства толстостенных калиброванных стеклянных трубок, изготавливают заготовку из нескольких коак- сиально размещенных трубок, толщина стенок которых в сборке увеличивается от центра к периферии, а величина t зазора между ними удовлетворяет условию

SO

р 1с п

5

получаемой

где D - толщина стенки, трубки;

количество трубок в сборке; коэффициент, зависящий от геометрических параметров коаксиальной сборки, изменяющийся в пределах 1-4, нагрев

п

k

заготовки ведут в среде инертного газа до температуры, превышающей температуру начала размягчения стекла на 1СЮ-150°С, при скорости перемещения заготовки через жаровое пространство печи, равной

Номер

стеклотрубки Наружи.диаметр стеклотруб, мм Толщина стенки стекло- труб,- мм

8

10

1 2-34567

13 16,1 19,4 22,1 25,5 28,5 32,1 35,5 38,8 45

1,1 1,25 1,3 1,35 1,4 1,4 1,5 1,55 1,6 3

V

4aL - Ј

где L - длина зоны нагрева заготовки; а - коэффициент температуропроводности заготовки; R - радиус заготовки.

8

10